ВИДЫ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Романов В.Ю., Шулепов Д.А.

студент

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет,

г. Санкт-Петербург, РФ

Аннотация. В данной статье рассмотрены основные виды конструктивных схем высотных зданий, а также проведен анализ параметров и конфигураций элементов, обеспечивающих наиболее эффективную работу конструкций.

Ключевые слова: конструкция, конструктивная схема, высотное сооружение, небоскреб

Эволюция конструктивных решений высотных зданий привела к утверждению трех основных видов схем, обеспечивающих наибольшую горизонтальную жесткость здания при минимальном использовании материала. Хотя жесткость высотных зданий не единственный критерий выбора той или иной конструктивной схемы, именно воздействие значительных горизонтальных ветровых нагрузок в небоскребах привело к необходимости обеспечить восприятие этих сил элементами, изначально спроектированными для противодействия вертикальным нагрузкам.

Первый вид конструктивной схемы – связевые трубы, представляющие собой систему равномерно распределенных колонн, максимально удаленных от центра здания для обеспечения максимальной изгибной жесткости, и связей, установленных по фасаду здания. Существуют различные конфигурации такой конструктивной схемы с варьированием шага колонн, вида связей и угла между ними. Исследование этих параметров показало, что наибольшей сдвиговой жесткостью обладают здания с Х-образными связями, расположенными под углом в 35°, при котором уменьшение поперечного сечения связей компенсируется увеличением общей длины связей по высоте здания. Конфигурации связей в виде шеврона или с одиночными диагональными связями дают примерно одинаковую жесткость при равном расходе материала, уступающую при этом жесткости при схеме с Х-образными связями. Минимальной жесткость в этом случае обладают здания с однонаправленными наклонными диагональными связями. Очевидно, что колонны в такой конструктивной схеме целесообразно проектировать ближе к углам здания [1].

Диагонально-сетчатые конструкции, представляющие собой наклонные колонны, способные воспринимать как горизонтальные, так и вертикальные усилия, являются вторым распространенным видом конструктивной схемы высотного здания. Установлено, что с увеличением высоты зданий эффективно увеличивать угол, образованный связью с горизонталью. Так, для зданий в 40-50 этажей наибольшая жесткость обеспечивается при угле 63°; для зданий более 60 этажей – при угле 69°. Дополнительное уменьшение угла к основанию здания позволяет также увеличить сдвиговую жесткость здания при относительно незначительном увеличении расхода материала [1].

Третьим распространенным видом конструктивной схемы является применение аутригерных систем. Аутригеры представляют собой совокупность ферм и элементов-диафрагм, которые обеспечивают совместную работу ядра жесткости и внешних колонн и передачу нагрузок между ними. В отличие от других схем, аутригерные конструкции располагаются только на специальных технических этажах высотных зданий, одновременно эффективно противодействуя ветровым нагрузкам и опрокидывающему моменту, и позволяя создавать свободные от стен планировки зданий.

Таким образом, исследования в области применения конструкций в высотных зданиях и современные методы возведения таких сооружений позволили установить три основных конструктивных решения, с конкретными значениями параметров, при которых может быть достигнута наиболее эффективная работа конструкций и экономичный расход строительных материалов.

Сведения об авторах:

Романов Владислав Юрьевич - студент 6 курса Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, email: vladislavyromanov@gmail.com

Шулепов Данил Алексеевич – студент 6 курса Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, email: danilshulepov@mail.ru

Список литературы:

1. Геометрическая конфигурация высотных зданий / Высотные здания. – 2013. – №5. – С. 99

2. Пространственная жесткость высотных зданий / Высотные здания. – 2013. – №6. – С. 103

3. Шуллер В. Конструкции высотных зданий / В. Шуллер. – М.: Стройиздат, 1979. – 248 с.

4. Энгель Х. Несущие системы / Х. Энгель. – М.: АСТ; Астрель, 2007.– 344 с.